公路監(jiān)理師考試：拱式橋梁

　　拱式橋梁

　　拱橋作為一種傳統(tǒng)橋型，應用非常廣泛。拱橋結(jié)構(gòu)型式很多，各自的施工(架設)方法也不一樣。

　　(一)石拱橋主拱圈施工

　　對于石拱橋這種砌體結(jié)構(gòu)，一般采用拱架法施工。拱架形式有滿堂式、撐架式等。在有條件的地方也可采用土牛拱胎。采用拱架施工石拱本身并不復雜，但其施工過程中拱架的安全是必須引起重視的。據(jù)統(tǒng)計，拱橋的垮塌事故大多發(fā)生在施工中，所以，對石拱橋，特別是大跨徑石拱橋施工過程中拱架的受力，變形及穩(wěn)定必須進行監(jiān)控。另外，在大跨徑拱橋施工中，其拱圈一般系分環(huán)、分段逐漸形成的，所以，拱圈內(nèi)的應力也是逐漸形成的，施工中必須對拱圈應力，特別是先期形成的拱環(huán)應力進行全程監(jiān)控，避免結(jié)構(gòu)在施工過程中出現(xiàn)過大的應力。

　　(二)普通型鋼筋混凝土拱橋施工

　　1、主拱施工

　　普通型鋼筋混凝土拱橋指除桁架拱橋、剛架拱橋、系桿拱橋以外的所有拱橋，普通型拱橋的共同特點是以主拱圈為主要承重結(jié)構(gòu)，并且有外部水平推力。普通型拱橋中，不論是板拱、箱型拱還是箱助拱，也不論是上承式、中承式還是下承式，在有條件的地方以及采用其他施工方法受限的地方，都可以采用在拱架上澆注、拼裝的方法施工主拱圈。拱架形式可以是滿堂式、撐架式，也可以是斜拉式、拱式等。

　　對拱式拱架又分為外置式拱架和埋置式拱架，其中，埋置式拱架又稱為勁性骨架，勁性骨架法是特大跨徑拱橋的主要施工方法。不論哪種拱架都是非剛性的，施工過程中拱架以及分環(huán)分層分段澆注中先期形成的拱環(huán)(段)的受力、變形是在不斷變化的，為保證施工過程中拱架與拱圈的安全和拱軸線型對稱，必須對施工中拱架與拱圈受力、變形、穩(wěn)定進行監(jiān)控。對采用勁性骨架澆筑施工時，往往其橋梁跨徑特大(如420米的重慶萬縣長江大橋)，要在不太強大的骨架上經(jīng)過很多工序和較長時間外包混凝土形成拱圈，其施工中的安全更為重要，實施施工控制就顯得格外重要。

　　除上述有支架施工外，天支架纜索吊裝施工法應用更為廣泛。纜索吊裝法是通過設置吊運天線來完成預制拱段(構(gòu)件)的縱向與豎向運輸，從而完成拱圈拼裝。纜索吊裝也是有支架施工中外置式鋼拱架、埋置式拱架(勁性骨架)以及鋼管混凝土拱中鋼管拱的架設手段。纜索吊裝施工的關(guān)鍵在于吊運系統(tǒng)(包括錨碇、塔架、天線)的可靠性以及吊裝與扣掛的過程控制。

　　根據(jù)兩岸地形情況，在兩岸制作半拱，然后繞拱座作水平或豎直轉(zhuǎn)動至合攏成拱的轉(zhuǎn)體施工法也時有采用。轉(zhuǎn)體施工的成敗在于轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的可靠性和轉(zhuǎn)動過程中懸扣系統(tǒng)、拱圈等的受力、穩(wěn)定控制，標高監(jiān)控。

　　鋼筋混凝土拱也可采用懸臂施工法施工。拱的懸臂施工主要有兩種方式：一是斜拉扣掛方式，即在拱橋墩臺處設立臨時塔架，用斜拉索系吊已通過掛藍澆成的拱圈段，這樣，澆一段就系吊一段，直至合攏。二是桁架式，即借用專用掛藍，結(jié)合使用斜吊鋼筋將拱圈、拱上立柱和預應力混凝土橋面板齊頭并進，邊澆注拱圈邊構(gòu)成桁架，直至、合攏。采用前者施工時，需特別注意對斜拉索力、拱圈受力、標高的監(jiān)測與控制;采用后者施工時，鑒于其屬于自架設施工方式，除需注意施工中結(jié)構(gòu)的受力、穩(wěn)定監(jiān)控外，特別要加強施工標高的控制。

　　另外，普通型拱橋中還有一種是鋼管混凝土拱。鋼管混凝土拱通常是采用纜索吊裝法架設鋼管拱，然后再灌注管內(nèi)混凝土，相當于在較柔的鋼管拱架上施加非常大的荷載，該施加可以是一次性的，也可以是分步進行的，不論是哪種方式，施工中鋼管(或已先期形成的部分管內(nèi)混凝土)的受力、變形以及穩(wěn)定系數(shù)都是在不斷變化的，必須加以監(jiān)測、調(diào)控、以保證施工安全。

　　2、拱上結(jié)構(gòu)施工

　　這里所指的拱上結(jié)構(gòu)包括上承式拱橋的拱上建筑、中、下承式拱橋的懸吊結(jié)構(gòu)(橋道梁)。對前者可采用支架現(xiàn)澆，更多的是預制拼(吊)裝;對后者既可在支架上現(xiàn)澆或拼裝，也可采用吊裝。拱橋施工中拱圈安全形成并非全橋就已無問題，若拱上結(jié)構(gòu)施工不當，極易使主拱受力不利，嚴重者還會導致垮塌，所以，必須對拱上結(jié)構(gòu)施工過程中主拱的受力，變形以及穩(wěn)定進行監(jiān)控。

　　(三)系桿拱橋施工

　　系桿拱橋?qū)儆跓o外部推力體系，拱圈所產(chǎn)生的推力由系桿承擔，而系桿所受拉力是隨著拱圈和橋道梁的形成而逐漸形成的，所以，其施工工藝較為復雜。

　　對鋼筋混凝土系桿拱橋，最簡便的施工方法是支架法。當采用鋼筋混凝土吊桿和系桿時，通常在拱肋混凝土強度達到要求后，先在橋跨上加臨時荷載，使吊桿和系桿中的鋼筋內(nèi)產(chǎn)生額外的拉力后再澆注其混凝土，最后在卸去臨時荷載后使吊桿、系桿內(nèi)產(chǎn)生一定預應力，避免混凝土裂縫。當采用預應力系桿時，則需特別控制好預應力施加的時間、大小、使之與拱圈的形成協(xié)調(diào)，保證拱肋或系桿受力、變形符合要求。必要時也可采用預制拼裝，以加快施工進行。

　　對目前出現(xiàn)的大跨徑系桿拱橋大多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，除單跨外，更多的識三跨飛燕式。一般先利用纜索吊裝或轉(zhuǎn)體(對飛燕式)架設鋼管拱圈，此時，對單跨拱由于鋼管拱本身產(chǎn)生的推力不大，可利用墩臺抵抗或設置臨時拉索來平衡推力，對三跨飛燕式則利用中跨半拱和邊跨半拱互相平衡。待拱形成后，再澆注管內(nèi)混凝土和吊裝橋道梁，與此同時，同步施加相應的系桿拉力。該類橋梁施工中關(guān)鍵是要控制好系桿拉力的施加和橋道梁的施工加載。

　　(四)整體型上承式拱橋施工

　　整體型上承式拱橋包括桁架拱橋、剛架橋。對普通中小跨徑桁架拱橋可采用支架安裝、無支架吊裝、轉(zhuǎn)體和懸臂安裝等，對于大跨徑桁式組合拱橋，通常采用懸臂安裝施工。在無支架吊裝中，要特別注意桁架拱片在施工過程中的穩(wěn)定性，在懸臂施工中則要作好施工過程中各桿件的受力情況觀測和節(jié)段安裝標高控制。

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